ΑΠΟ ΤΗΝ ΣΥΝΤΑΞΗ...

Η ΕΚΔΟΣΗ ΤΟΥ
ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΟΥ ΔΕΛΤΙΟΥ ΜΑΣ …

Η έκδοση του Ηλεκτρονικού Ενημερωτικού Δελτίου (NEWSLETTER) του Μικροβιολογικού - Βιοχημικού Εργαστηρίου και Εθνικού Κέντρου Αναφοράς Μυκοβακτηριδίων, γίνεται με τη φιλοδοξία να αποτελέσει βήμα σύντομης και υπεύθυνης επικοινωνίας, ενημέρωσης και διαλόγου, σε επίκαιρα θέματα εργαστηριακής πρακτικής, στο χώρο του Νοσοκομείου μας .

Με στόχο την ενημέρωση για τεκμηριωμένες θέσεις και οδηγίες , βάσει των εφαρμοζόμενων εργαστηριακών διαδικασιών και μεθόδων και της σύγχρονης βιβλιογραφίας, την παρουσίαση και συζήτηση των θεμάτων ορθολογικής διαχείρισης των διατιθέμενων πόρων και των σύγχρονων μεθόδων εργαστηριακής διάγνωσης, αλλά και της παρουσίασης, για διευκόλυνση του έργου των κλινικών συναδέλφων, χρήσιμων επιδημιολογικών και στατιστικών στοιχείων, από τα δεδομένα του εργαστηρίου, το «Δελτίο» θα θεωρηθεί ότι έχει επιτύχει, όταν η έκφραση «… το γράφει και το NEWSLETTER του Εργαστηρίου…», θα αποτελεί την επιβεβαίωση της εγκυρότητας και της τεκμηριωμένης επιστημονικής γνώσης.

Στην θεματολογία του θα υπάρχει ως βασικό στοιχείο και το « Βήμα Διαλόγου » , με όλες τις υπηρεσίες και τους εργαζόμενους του Νοσοκομείου μας, για τη βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών μας από το Εργαστήριο. Στόχος μας θα είναι να συμβάλει και ως πηγή πληροφόρησης για θέματα κοινού ενδιαφέροντος, όπως για την πρόληψη των λοιμώξεων, την υγιεινή και ασφάλεια, τη συνεργασία εργαστηρίου και κλινικής κτλ.

Ελπίζω ότι το ηλεκτρονικό αυτό ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΟ ΔΕΛΤΙΟ, που κυκλοφορεί με τη συμβολή όλων των εργαζόμενων στο εργαστήριο, τους οποίους συγχαίρω και ευχαριστώ, θα αποτελέσει για όλους μας ένα καθημερινό εργαλείο εργασίας και ενημέρωσης και καλούμε -όλους τους αποδεκτές- για τη δική σας συνεισφορά, με κείμενα και παρατηρήσεις, για την επιτυχία των στόχων έκδοσης του .

Δρ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ Δ. ΒΟΓΙΑΤΖΑΚΗΣ

τ. ΣΥΝΤΟΝΙΣΤΗΣ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΚΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΝΝΘΑ Η ΣΩΤΗΡΙΑ

Παρασκευή 12 Μαΐου 2017

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΤΑ ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΑ ΣΤΗΝ Pseudomonas aeruginosa



Μαρία Γιαννακάκη     
Ειδικευόμενη Ιατρός Βιοπαθολόγος
Μικροβιολογικό Εργαστήριο & Εθνικό Κέντρο Αναφοράς Μυκοβακτηριδίων ΓΝΝΘΑ "Η ΣΩΤΗΡΙΑ"

Μετάφραση άρθρου του:

P A Lambert
J R Soc Med 2002;95(Suppl. 41):22–26 SECTION OF PAEDIATRICS & CHILD HEALTH, 27 NOVEMBER 2001

ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η Pseudomonas aeruginosa είναι ένας ιδιαίτερα δύσκολος μικροοργανισμός για να ελεγθεί με αντιβιοτικά. Προσβάλλει ιδιαίτερα το αναπνευστικό σύστημα ασθενών με κυστική ίνωση. Σε αυτούς τους ασθενείς το ποσοστό αντοχής στα αντιβιοτικά των στελεχών Pseudomonas aeruginosa είναι μεγαλύτερο σε σχέση με τους νοσηλευόμενους ασθενείς που δεν πάσχουν από αυτή τη νόσο. Η εκτεταμένη χρήση αντιβιοτικών όπως Amikacin, Gentamicin, Tobramycin, Ciprooxacin, Ceftazidime, Imipenem, Meropenem, Piperacillin και Piperacillin/tazobactam για τη θεραπεία της P. aeruginosa (ιδιαίτερα σε ασθενείς με κυστική ίνωση) έχει δημιουργήσει μια πίεση επιλογής για τη γένεση αντίστασης.
Η αντοχή της P. aeruginosa στα αντιβιοτικά οφείλεται σε έναν συνδυασμό παραγόντων:
1)      είναι ενδογενώς ανθεκτική σε αντιμικροβιακούς παράγοντες λόγο χαμηλής διαπερατότητας της σε αυτούς από το κυτταρικό της τοίχωμα
2)      έχει μια γενετική ικανότητα να εκφράζει μια μεγάλη ποικιλία μηχανισμών αντοχής
3)      μπορεί να αποκτήσει αντοχή μέσω μεταλλάξεων σε χρωμοσωμιακά γονίδια που ρυθμίζουν αντοχή
4)      μπορεί να αποκτήσει επιπρόσθετα γονίδια αντοχής από άλλους μικροοργανισμούς μέσω πλασμιδίων, τρανσποζονίων και βακτηριοφάγων

Ένα επιπρόσθετο χαρακτηριστικό που συμβάλλει στην αντίσταση της P. aeruginosa στα αντιβιοτικά ιδιαίτερα σε ασθενείς με κυστική ίνωση είναι ο τρόπος που αναπτύσσεται στους πνεύμονες. Συσσωματώματα βακτηρίων στον πνεύμονα περιβάλλονται από μια στιβάδα πολυσακχαρίτη. Αυτά τα βιοφίλμ είναι υψηλά ανθεκτικά στην εκρίζωσή τους από αντιβιοτικά λόγο μηχανισμών ακόμη ασαφών.
Η P. aeruginosa είναι ένας υψηλά προσαρμόσιμος μικροοργανισμός. Μπορεί να αναπτυχτεί σε μεγάλη ποικιλία υποστρωμάτων και να μεταβάλλει τις ιδιότητές της σε απάντηση στις αλλαγές του περιβάλλοντος. Έχει ένα μακρύ γονιδίωμα που περιέχει 6.26Mbp και κωδικοποιεί 5567 γονίδια (συγκριτικά το γονιδίωμα της Eschericia coli K12 περιέχει 4.64Mbp και κωδικοποιεί 4279 γονίδια, ο Staphylococcus aureus N315 περιέχει 2.81Mbp και 2594 γονίδια και ο Haemophilus influenzae Rd περιέχει 1.83Mbp και κωδικοποιεί 1714 γονίδια).
Ο αριθμός των απαιτούμενων γονιδίων για την ανάπτυξη και τη διαίρεσή της σε ένα μέσο με την ελάχιστη συγκέντρωση αλάτων, που κωδικοποιούν όλα τα ενζυμα που χρειάζονται για τον μεταβολισμό και τις δομικές πρωτεΐνες της υπολογίζεται γύρω στα 1.500. Γι' αυτό το λόγο η P. aeruginosa κατέχει σε σχέση με άλλους μικροοργανισμούς αξιοσημείωτη γενετική ικανότητα για ανάπτυξη αντοχής εκεί που η χρήση των αντιβιοτικών είναι εκτεταμένη.

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΝΤΟΧΗΣ
Υπάρχουν τρεις βασικοί μηχανισμοί με τους οποίους οι μικροοργανισμοί αντιστέκονται στη δράση των αντιμικροβιακών παραγόντων:
1)      περιορισμένη πρόσληψη και εκροή
2)      απενεργοποίηση των αντιβιοτικών φαρμάκων
3)      και αλλαγή στον στόχο των αντιβιοτικών

ΔΙΕΙΣΔΥΣΗ ΤΩΝ ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΩΝ ΔΙΑΜΕΣΟΥ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΥ ΦΑΚΕΛΟΥ ΤΗΣ P. aeruginosa
Όλες οι κύριες τάξεις των αντιβιοτικών που χρησιμοποιούνται για να θεραπευόσουν λοιμώξεις από P. aeruginosa έχουν να ΔΙΑΣΧΙΣΟΥΝ ΤΟ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ ΤΗΣ ΤΟΙΧΩΜΑ ΓΙΑ ΝΑ ΦΤΑΣΟΥΝ ΣΤΟΥΣ ΣΤΟΧΟΥΣ ΤΟΥΣ.
Οι ΑΜΙΝΟΓΛΥΚΟΣΙΔΕΣ (gentamicin, tobramycin, amikacin) αναστέλλουν την πρωτεινοσύνθεση με το να συνδέονται με την 30S υπομονάδα του ριβοσώματος.
Οι ΚΙΝΟΛΟΝΕΣ (ciprofloxacin) συνδέονται στην υπομονάδα Α της DNA γυράσης, η οποία διατηρεί την κανονική δομή του χρωμοσώματος μέσα στα κύτταρά της.
Οι Β-ΛΑΚΤΑΜΕΣ (π.χ. piperacillin, ceftazidime, imipenem, meropenem and aztreonam) αναστέλλουν τις τρανσπεπτιδάσες για την σύνθεση της πεπτιδογλυκάνης που εδράζονται στην εξωτερική επιφάνεια της εσωτερικής κυτταροπλασματικής μεμβράνης.
Τέλος οι ΠΟΛΥΜΙΞΙΝΕΣ (colomycin, colistin) συνδέονται με τα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης καταστρέφοντας την λειτουργιά της ως φραγμού.
Η ενδογενής αντίσταση της P. aeruginosa σε όλες τις τάξεις των αντιβιοτικών έχει γενικά αποδοθεί στην χαμηλή διαπερατότητα του κυτταρικού της τοιχώματος. Η αποτυχία των αντιβιοτικών να συσσωρευτούν μέσα στον μικροοργανισμό οφείλεται σε έναν συνδυασμό μειωμένης διαπερατότητας της εξωτερικής μεμβράνης (αλλά και του βιοφίλμ που σχηματίζεται και περιβάλλει τα συσσωματώματα της P. aeruginosa) και της ικανής μετακίνησης των μορίων των αντιβιοτικών που θέλουν να διεισδύσουν με τη δράση της αντλίας εκροής.

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΟΥ ΤΗΣ ΕΞΩΤΕΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ
Η εξωτερική μεμβράνη επιτρέπει τη διείσδυση μικρών μορίων αποκλείοντας τα μεγάλα μόρια να εισέλθουν. Τα μικρά υδρόφιλα αντιβιοτικά όπως οι β-λακταμες και οι κινολόνες μπορούν μόνο να διαπεράσουν την εξωτερική μεμβράνη μέσω υδάτινων καναλιών των πρωτεϊνών- πορινών. Η P. aeruginosa διαθέτει αρκετές διαφορετικές πορίνες. Η oprF είναι η κύρια πορίνη, παρούσα σε όλα τα στελέχη της. Παρ' όλα αυτά η έλλειψή της δεν έχει ενοχοποιηθεί ως η κύρια αιτία πρόκλησης αντοχής στα αντιβιοτικά. Η OprD είναι μια άλλη πορίνη που η έλλειψή της έχει σχετιστεί συχνά με αντοχή στην imipenem. Περιέργως η έλλειψη της OprD δεν επηρεάζει την meropenem γεγονός που δείχνει ότι οι καρβαπενέμες διέρχονται μέσα στο κύτταρο από διαφορετικά κανάλια.
Οι αμινογλυκοσίδες και η κολιστίνη δεν διασχίζουν την εξωτερική μεμβράνη διαμέσου των πορινών. Αντιθέτως προσδένονται στον λιποπλυσακχαρίτη (LPS) που βρίσκεται στην εξωτερική επιφάνεια αυτής της μεμβράνης. Αυτό καταστρέφει το φραγμό της εξωτερικής μεμβράνης και επιτρέπει στο αντιβιοτικό να διαπεράσει το κυτταρικό τοίχωμα και να φτάσει στην κυτταροπλασματική μεμβράνη. Τότε οι αμινογλυκοσίδες μεταφέρονται ενεργά μέσα στο κύτταρο όπου εμπλέκονται στην πρωτεινοσύνθεση στα ριβοσώματα. Η κολιστίνη εκδηλώνει την βακτηριοκτόνο δράση της μέσω διαταραχής της κυτταροπλασματικής μεμβράνης. Αντοχή στις αμινογλυκοσίδες και κολιστίνη παρατηρήθηκε από υπερέκφραση μιας πρωτεΐνης της εξωτερικής μεμβράνης της oprH η οποία προστατεύει τον λοπιπολυσακχαρίτη LPS να συνδεθεί με τα αντιβιοτικά. (ωστόσο αυτός ο μηχανισμός αντίστασης δεν είναι αρκετά διαδεδομένος μεταξύ των κλινικών στελεχών).  

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ ΕΚΡΟΗΣ
Το σύστημα εκροής αφορά πολλά φάρμακα. Αποτελείται από τρία πρωτεϊνικά συστατικά:
- μια αντλία που απαιτεί ενέργεια και εδράζεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη
- μια πορίνη της εξωτερικής μεμβράνης
- και μια συνδετική πρωτεΐνη που ζευγαρώνει αυτά τα δυο μεμβρανικά συστατικά.
Αυτό το τριπλό σύστημα αποτελεί ένα αποτελεσματικό σύστημα που εμποδίζει τοξικά μόρια να είναι παρόντα στο κυτταρόπλασμα, την κυτταροπλασματική μεμβράνη και τον περιπλασμικό χώρο. Στην P. aeruginosa έχουν περιγράφει τέσσερα διαφορετικά συστήματα αντλιών: mexAB-oprM, mexXY-oprM, mexCD-oprJ και mexEF-oprN10. Όλες οι τάξεις των αντιβιοτικών ΕΚΤΟΣ ΑΠΟ ΤΙΣ ΠΟΛΥΜΥΞΙΝΕΣ είναι ευαίσθητες στην εκροή από μια ή περισσότερες αντλίες. Η MexAB-oprM είναι υπεύθυνη για την εκροή των β-λακταμών, των κινολονών και άλλων. Η MexXY-oprM είναι υπεύθυνη για την εκροή των αμινογλυκοσιδών και η  mexEF-oprN για τις καρβαπενέμες και τις κινολόνες. Τα γονίδια γι' αυτά τα συστήματα είναι παρόντα σε όλα τα στελέχη αλλά δεν εκφράζονται σε μεγάλο βαθμό. Ωστόσο αυξημένη έκφραση μπορεί να προκύψει από μετάλλαξη των ρυθμιστικών γονιδίων τους.


ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΩΝ
Όλα τα στελέχη P. aeruginosa κατέχουν το γονίδιο ampC για την επαγόμενη χρωμοσωμιακή β-λακταμάση. Η υπερπαραγωγή αυτού του ενζύμου προκύπτει από την μετάλλαξη ενός ρυθμιστικού γονιδίου. Αυτό το εξωκυττάριο ενζυμο πιθανώς απελευθερώνεται από στελέχη που το υπερπαράγουν με τη λύση τους για να προστατεύσουν στελέχη που το παράγουν σε χαμηλά επίπεδα με το να μειώνουν την τοπική συγκέντρωση του β-λακταμικού αντιβιοτικού.  Η υπερπαραγωγή της ampC β-λακταμασης αποτελεί μια απειλή για τη θεραπεία με κεφαλοσπορίνες. Άλλες β-λακταμασες που παράγονται από την P. aeruginosa περιλαμβάνουν τις ESBLs που είναι πλασμιδιακά μεταφερόμενες και ενεργές έναντι των πενικιλλινών και των κεφαλοσπορινών. Η χρήση των αναστολέων των β-λακταμασων (clavulanic acid με ticarillin και tazobactam με piperacillin) παρέχουν προστασία των β-λακταμων έναντι κάποιων πλαμιδιακά μεταφερόμενων ενζύμων όχι όμως των ampC ενζύμων. Έχουν επίσης αναφερθεί ενζυμα ανθεκτικά τους αναστολείς και η μελλοντική τους εμφάνιση σε στελέχη P. aeruginosa θα μπορούσε να απειλήσει τη χρήση τους. Υπάρχουν ειδικές καρβαπενεμάσες στην P. aeruginosa και είναι δυο ειδών: ένζυμα σερίνης και μεταλλοένζυμα (class D). Αυτά είναι κυρίως πλασμιδιακά μεταφερόμενα.
Η απενεργοποίηση των αμινογλυκοσιδών συμβαίνει μέσω παραγωγής ενζύμων που φέρουν ακέτυλο, φωσφόρυλο ή αδένυλο ομάδες. Εντούτοις οι αμινογλυκοσίδες εκτός από την απενεργοποίηση είναι ευαίσθητες και στον μηχανισμό της αντλίας εκροής. Αυτά τα τροποποιητικά ενζυμα είναι πλασμιδιακά μεταφερόμενα άρα μεταλλάξεις στα κύτταρα κατά τη διάρκεια της αντιβιοτικής θεραπείας δεν οδηγεί σε υπερέκφρασή τους όπως συμβαίνει με τις χρωμοσωμικές β-λακταμάσες. Απόκτηση των γονιδίων των τροποιητικών ενζύμων απαιτεί μεταφορά από στελέχη που φέρουν το πλασμίδιο. Η θεραπεία με αμινογλυκοσίδες δεν φαίνεται να οδηγεί σε αυξημένα ποσοστά αντίστασης.

ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΟΧΟΥ
Αυτός ο μηχανισμός αντοχής προκύπτει από μεταλλάξεις στα ένζυμα στόχους γεγονός που προκαλεί διατήρηση της βιολογικής τους δράσης αλλά απόκτηση αντίστασης στην επιλεκτική αναστολή τους από τα αντιβιοτικά. Στην P. aeruginosa αυτό συμβαίνει συνήθως με τις κινολόνες μέσω μετάλλαξης στο γονίδιο gyrA που κωδικοποιεί την υπομονάδα Α του ενζύμου στόχου (της DNA γυρασης). Μαζί με την ενεργή εκροή αποτελούν τους κύριους μηχανισμούς αντοχής των στελεχών P. aeruginosa.
Αλλαγή στη δομή της υπομονάδας 30S του ριβοσώματος που είναι ο στόχος των αμινογλυκοσιδών επηρεάζει κυρίως την streptomycin αλλά όχι την ευαισθησία στις υπόλοιπες αμινογλυκοσίδες.
Μεταβολή στις PBPs πρωτεΐνες της P. aeruginosa οδηγεί σε αντίσταση στις β-λακταμες και έχει αναφερθεί, χωρίς όμως να αποτελούν αυτά τα στελέχη μεγάλο πρόβλημα.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...

Κάντε «κλικ» στον τίτλο για να εμφανιστεί το πλήρες κείμενο... η επιλέξτε από το οριζόντιο μενού κατηγορία αναρτήσεων

=========================================================================